Astrof\u00edsicos brasile\u00f1os y de otros pa\u00edses idearon y probaron modelos inform\u00e1ticos que reprodujeron la generaci\u00f3n de rayos c\u00f3smicos de alt\u00edsimas energ\u00edas mediante un mecanismo de aceleraci\u00f3n magn\u00e9tica asociado a la actividad de los bl\u00e1zares. Con este t\u00e9rmino los astrof\u00edsicos describen a las galaxias con n\u00facleos activos que emiten chorros intensos de plasma (un gas ionizado) en direcci\u00f3n a la Tierra. En el centro de estos bl\u00e1zares hay un agujero negro cuya masa equivale a la de millones o miles de millones de soles. Al consumir la materia que atrae hacia su interior, el agujero negro produce, en sentido perpendicular a su eje de rotaci\u00f3n, una corriente de part\u00edculas subat\u00f3micas el\u00e9ctricamente cargadas: el chorro de plasma mencionado. Este flujo de materia ionizada puede atravesar el espacio a velocidades cercanas a la de la luz, aproximadamente 300.000 kil\u00f3metros por segundo.<\/p>\n
Los rayos c\u00f3smicos acelerados en estos ambientes son las part\u00edculas m\u00e1s energ\u00e9ticas del Universo. La meta de algunos f\u00edsicos de altas energ\u00edas consiste en determinar qu\u00e9 tipos de cuerpos celestes y qu\u00e9 procesos est\u00e1n implicados en su producci\u00f3n. \u201cEn nuestras simulaciones, hemos conseguido acelerar protones de baja energ\u00eda que se encontraban en el interior de un chorro turbulento a trav\u00e9s de un mecanismo conocido como reconexi\u00f3n magn\u00e9tica y producir rayos c\u00f3smicos con energ\u00edas del orden de 1018<\/sup> a 1020<\/sup> electronvoltios [eV]\u201d, dice Elisabete de Gouveia Dal Pino, del Instituto de Astronom\u00eda, Geof\u00edsica y Ciencias Atmosf\u00e9ricas de la Universidad de S\u00e3o Paulo (IAG-USP), coordinadora del grupo que realiz\u00f3 los modelados por computadora en el marco de un proyecto financiado por la FAPESP. \u201cEstos resultados avalan la hip\u00f3tesis que postula que los bl\u00e1zares podr\u00edan ser una de las fuentes de rayos c\u00f3smicos m\u00e1s extremos\u201d. Los datos de los estudios fueron presentados en dos art\u00edculos publicados en 2021 en la revista Astrophysical Journal<\/em> y sus pormenores saldr\u00e1n en nuevos papers<\/em> que se publicar\u00e1n este a\u00f1o.<\/p>\n La expresi\u00f3n rayos c\u00f3smicos se refiere a part\u00edculas con carga el\u00e9ctrica (protones, electrones y n\u00facleos de \u00e1tomos) y neutras (neutrinos, neutrones y fotones) generadas en objetos celestes extremos, que viajan por el Universo y, eventualmente, llegan a la Tierra. Las menos energ\u00e9ticas, como el viento solar, son m\u00e1s abundantes y su origen probablemente puede atribuirse a fen\u00f3menos que ocurren en el interior de la V\u00eda L\u00e1ctea. A medida que se hacen m\u00e1s energ\u00e9ticas, son cada vez menos frecuentes y proceden de sitios m\u00e1s alejados. Las m\u00e1s energ\u00e9ticas se producen fuera de la V\u00eda L\u00e1ctea, tal como lo ha podido constatar el Observatorio Pierre Auger, en Argentina, financiado por organismos internacionales, la FAPESP y el CNPq (lea en <\/em>Pesquisa FAPESP, edici\u00f3n n\u00ba 260<\/em><\/a>).<\/p>\n En 2005, el astrof\u00edsico estadounidense Alexandre Lazarian, de la Universidad de Wisconsin, en Estados Unidos, junto a Dal Pino, propusieron el mecanismo de reconexi\u00f3n magn\u00e9tica como uno de los probables m\u00e9todos que podr\u00edan conducir a la producci\u00f3n de rayos c\u00f3smicos altamente energ\u00e9ticos. Este proceso se caracteriza por una veloz ruptura y reconexi\u00f3n (de ah\u00ed surge su denominaci\u00f3n) de las l\u00edneas de los campos magn\u00e9ticos de un gas ionizado, como ocurre en los chorros de part\u00edculas emitidos por los agujeros negros en el centro de las galaxias e incluso en los bl\u00e1zares. Este procedimiento transforma la energ\u00eda magn\u00e9tica en energ\u00edas t\u00e9rmica (calor) y cin\u00e9tica (que acelera las part\u00edculas del plasma), a menudo generando explosiones. Fen\u00f3menos tales como las llamadas fulguraciones o llamaradas solares (erupciones repentinas en la superficie del Sol) e incluso las auroras en las regiones polares del planeta son producto de una reconexi\u00f3n r\u00e1pida de las l\u00edneas de fuerza de los campos magn\u00e9ticos. En el caso de los rayos c\u00f3smicos, todav\u00eda no se sab\u00eda si este mecanismo ser\u00eda lo suficientemente poderoso como para explicar la producci\u00f3n de las part\u00edculas m\u00e1s energ\u00e9ticas del Universo.<\/p>\n Los estudios del grupo de Dal Pino sugieren que, al menos en los chorros de plasma que emiten los bl\u00e1zares, la reconexi\u00f3n magn\u00e9tica parece ser capaz de producir rayos c\u00f3smicos extremadamente energ\u00e9ticos. En sus dos simulaciones num\u00e9ricas por computadora, el equipo de Dal Pino genera un sistema que emula el comportamiento de un chorro de plasma como los que producen los agujeros negros en los bl\u00e1zares, y provoca inestabilidades que conducen al proceso de reconexi\u00f3n magn\u00e9tica r\u00e1pida y turbulenta. En los c\u00e1lculos computacionales, que pueden llegar a demorar cientos de horas, los cient\u00edficos observan si algunas part\u00edculas consiguen adquirir velocidad suficiente como para poder considerarlas rayos c\u00f3smicos de alt\u00edsima energ\u00eda. A juzgar por lo obtenido en los trabajos del grupo, la respuesta es s\u00ed. \u201cEn las simulaciones, introducimos de cientos a miles de protones de baja energ\u00eda que son acelerados por el mecanismo de reconexi\u00f3n magn\u00e9tica en el fluido turbulento del chorro\u201d, explica la f\u00edsica peruana Tania Elizabeth Medina Torrej\u00f3n, quien realiza una pasant\u00eda posdoctoral en el IAG y es una de las autoras de los art\u00edculos. \u201cCon el paso del tiempo, observamos un crecimiento exponencial de la energ\u00eda de esas part\u00edculas\u201d.<\/p>\n En 2018, el Observatorio de Neutrinos IceCube, situado en las proximidades del polo sur, en la Ant\u00e1rtida, registr\u00f3 la primera fuente documentada de neutrinos de alta energ\u00eda asociados a bl\u00e1zares, un tipo de part\u00edculas que solo pueden ser producidas por protones de alt\u00edsima energ\u00eda. Las part\u00edculas superaceleradas eran procedentes del bl\u00e1zar denominado TXS 0506+056, que se encuentra a unos 5.700 millones de a\u00f1os luz de la Tierra, con un agujero negro que emite un chorro de plasma en direcci\u00f3n a la Tierra (lea en <\/em>Pesquisa FAPESP, edici\u00f3n n\u00ba 270<\/em><\/a>). \u201cEste bl\u00e1zar tambi\u00e9n genera fuertes emisiones de rayos gamma y neutrinos. Recientemente hemos reconstruido esas emisiones con el modelo de aceleraci\u00f3n por reconexi\u00f3n magn\u00e9tica\u201d, comenta el astrof\u00edsico mexicano Juan Carlos Rodr\u00edguez-Ram\u00edrez, otro de los posdoctores del grupo del IAG. La producci\u00f3n de rayos gamma podr\u00e1 estudiarse en forma detallada con el Cherenkov Telescope Array (CTA), proyectado para convertirse en el mayor observatorio terrestre de este tipo de radiaci\u00f3n. El CTA es un emprendimiento cuyo costo asciende a 350 millones de euros, liderado por los europeos, en el cual tambi\u00e9n participan astrof\u00edsicos brasile\u00f1os (lea en <\/em>Pesquisa FAPESP, edici\u00f3n n\u00ba 312<\/em><\/a>).<\/p>\n Proyecto Art\u00edculos cient\u00edficos <\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Esta conclusi\u00f3n surge de simulaciones computacionales a cargo de un grupo de cient\u00edficos del IAG-USP, en Brasil, y del exterior","protected":false},"author":13,"featured_media":452843,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[181],"tags":[274,296,304],"coauthors":[101],"class_list":["post-452842","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-ciencia-es","tag-astronomia-es","tag-energia-es","tag-fisica-es"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/452842","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/13"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=452842"}],"version-history":[{"count":3,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/452842\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":452849,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/452842\/revisions\/452849"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media\/452843"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=452842"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=452842"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=452842"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=452842"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}
\n<\/strong>Investigaci\u00f3n de fen\u00f3menos de altas energ\u00edas y plasmas astrof\u00edsicos. Teor\u00edas, simulaciones num\u00e9ricas, observaciones y desarrollo de instrumental para el Cherenkov Telescope Array (CTA) (n\u00ba 13\/10559-5<\/a>); Modalidad<\/strong> Proyecto Tem\u00e1tico; Investigadora<\/strong>\u00a0responsable<\/strong> Elisabete de Gouveia Dal Pino (USP); Inversi\u00f3n<\/strong> R$ 14.836.626,42.<\/p>\n
\n<\/strong>MEDINA-TORREJ\u00d3N, T. E. et al<\/em>. Particle acceleration by relativistic magnetic reconnection driven by Kink instability turbulence in poynting flux-dominated jets<\/a>. Astrophysical Journal<\/strong>. v. 908, n. 2. feb. 2021.
\nKADOWAKI, L. H. S. et al<\/em>. Fast magnetic reconnection structures in poynting flux-dominated jets<\/a>.\u00a0Astrophysical Journal<\/strong>. v. 912, n. 2. may. 2021.<\/p>\n